Εγγενώς ασφαλές ηλεκτρικό κύκλωμα

Εγγενώς ασφαλές είναι ένα τέτοιο ηλεκτρικό κύκλωμα, η ίδια η εφαρμογή του οποίου, με πιθανότητα όχι μεγαλύτερη από 0,1%, δεν θα επιτρέψει την εμφάνιση ηλεκτρικής εκκένωσης που μπορεί να προκαλέσει ανάφλεξη του περιβάλλοντος εκρηκτικού περιβάλλοντος, το οποίο, κατά κανόνα, επιβεβαιώνεται από τις συνθήκες δοκιμής. Η αντιεκρηκτική συνθήκη ενός «εγγενώς ασφαλούς ηλεκτρικού κυκλώματος» βασίζεται στη διατήρηση της τάσης, του ρεύματος και της ισχύος σε ένα τέτοιο κύκλωμα σε ένα καθορισμένο εγγενώς ασφαλές επίπεδο. Τρία επίπεδα εγγενούς ασφάλειας μπορούν να διακριθούν για ένα εγγενώς ασφαλές κύκλωμα: ia, ib και ic.

Εγγενώς ασφαλή επίπεδα

ναι — ιδιαίτερα αντιεκρηκτικό επίπεδο. Αυτό σημαίνει ότι τηρούνται ασφαλείς συνθήκες ακόμη και όταν συμβαίνουν δύο ανεξάρτητες ή ταυτόχρονες βλάβες κυκλώματος. Αυτό το επίπεδο εγγενούς ασφάλειας εγγυάται τη μεγαλύτερη προστασία από εκρήξεις και ασφάλεια, γι' αυτό και εφαρμόζεται σε εκρηκτικές περιοχές των κλάσεων 0, 1 και 2.

ib — αντιεκρηκτικό επίπεδο. Επιτρέπεται μόνο μία ζημιά με αυτό το επίπεδο, επομένως ισχύει μόνο για επικίνδυνες περιοχές Κατηγορίας 1 και 2.

IC — το επίπεδο αυξημένης αξιοπιστίας έναντι έκρηξης.Γενικά, δεν επιτρέπει ζημιές, επομένως χρησιμοποιείται μόνο σε επικίνδυνες περιοχές Κλάσης 2.

Κατηγορίες εκρηκτικών περιοχών

Όπως τα εγγενή επίπεδα ασφάλειας των κυκλωμάτων, οι ζώνες κινδύνου ταξινομούνται επίσης:

Εκρηκτική ζώνη 0. Σε μια τέτοια περιοχή, ένα εκρηκτικό μείγμα αερίων βρίσκεται συνεχώς ή για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Εκρηκτική ζώνη 1. Σε αυτή την περιοχή, ακόμη και υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας του εξοπλισμού, υπάρχει πάντα κάποια πιθανότητα να υπάρχει ένα εκρηκτικό μείγμα αερίων τριγύρω.

Εκρηκτική ζώνη 2. Ένα εκρηκτικό μείγμα αερίων είναι απίθανο να υπάρχει σε αυτήν την περιοχή υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας. Εάν συμβεί αυτό, είναι εξαιρετικά σπάνιο και στη συνέχεια για μικρό χρονικό διάστημα.

Εσωτερικός παράγοντας ασφάλειας

Για τα εγγενώς ασφαλή κυκλώματα που χρησιμοποιούνται, εισάγεται ένας ειδικός συντελεστής - εγγενής συντελεστής ασφάλειας. Εκφράζει την αναλογία των ελάχιστων παραμέτρων της κατάστασης ανάφλεξης προς τις αντίστοιχες παραμέτρους της εγγενούς ασφάλειας. Έτσι, στις Ηνωμένες Πολιτείες, γίνονται αποδεκτοί οι ακόλουθοι εγγενώς ασφαλείς παράγοντες προστασίας από έκρηξη του τύπου «εγγενώς ασφαλούς ηλεκτρικού κυκλώματος»:

Γνήσιος συντελεστής ασφάλειας 1.5 — για μία βλάβη υπό τις πιο δυσμενείς συνθήκες·

Γνήσιος παράγοντας ασφάλειας 1 — για δύο ζημιές υπό τις πλέον δυσμενείς συνθήκες·

Για παράδειγμα, στη Βόρεια Αμερική, θεωρείται συντελεστής ισχύος 1,5 για συνθήκες όπου η συσκευή ελέγχεται πειραματικά. Κατά τη διάρκεια των θεωρητικών μελετών, για την κανονική λειτουργία και για τη λειτουργία έκτακτης ανάγκης με ένα σφάλμα, λαμβάνεται συντελεστής 2 για το ρεύμα και την τάση και για τη λειτουργία έκτακτης ανάγκης με δύο σφάλματα, ο εγγενής συντελεστής ασφάλειας λαμβάνεται ως 1,33.

Ο κύριος λόγος για τον οποίο ο εγγενής συντελεστής ασφάλειας αυξάνεται υπό αυτές τις συνθήκες είναι ότι στις θεωρητικές μελέτες συνήθως δεν έχουν πλήρεις πληροφορίες για τις ονομαστικές τιμές όλων των εξαρτημάτων, για παράδειγμα η τιμή αυτεπαγωγής μπορεί να εξαρτάται από τον τρόπο μέτρησης.

Σύμφωνα με τα τοπικά GOST και τα ευρωπαϊκά πρότυπα, ο εγγενής συντελεστής ασφάλειας ενός εγγενώς ασφαλούς κυκλώματος δεν πρέπει να είναι μικρότερος από 1,5 για κανονική λειτουργία ηλεκτρικού εξοπλισμού, καθώς και για λειτουργία έκτακτης ανάγκης με τεχνητά δημιουργημένη ζημιά στις συνδέσεις και άλλα στοιχεία αυτού του ηλεκτρικού εξοπλισμού. Για την τάση και το ρεύμα, ένας εγγενής συντελεστής ασφάλειας 1,5 αντιστοιχεί σε συντελεστή 2,25 για την ενέργεια.
Απλός ηλεκτρολογικός εξοπλισμός

Ο ηλεκτρικός εξοπλισμός έχει τη δική του ταξινόμηση ως προς την εγγενή ασφάλεια. Ο απλός εξοπλισμός περιλαμβάνει ηλεκτρικές συσκευές ή ένα σύνολο ηλεκτρικών συσκευών απλοποιημένου σχεδιασμού με ορισμένες τιμές ​​καθιερωμένων τεχνικών παραμέτρων που αντιστοιχούν στις εγγενείς παραμέτρους ασφαλείας του ηλεκτρικού κυκλώματος στο οποίο είναι μεταχειρισμένα.

Τέτοιος απλός ηλεκτρικός εξοπλισμός περιλαμβάνει:

• 1 — παθητικές ηλεκτρικές συσκευές — διακόπτες, κουτιά διακλάδωσης, απλές συσκευές ημιαγωγών, αντιστάσεις.

• 2 — συσκευές που μπορούν να αποθηκεύσουν ενέργεια με ηλεκτρικές παραμέτρους που εγκαθίστανται και λαμβάνονται υπόψη κατά τον προσδιορισμό της δικής τους ασφάλειας — πυκνωτής, επαγωγέας.

• 3 — συσκευές παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας — θερμοστοιχεία και φωτοκύτταρα με τάση όχι μεγαλύτερη από 1,5 V, ρεύμα όχι μεγαλύτερο από 0,1 A, ισχύ όχι μεγαλύτερη από 0,025 W. Οι επαγωγικοί και χωρητικοί συντελεστές αυτών των συσκευών λαμβάνονται υπόψη ως στην παράγραφο 2.

Είναι απαραίτητο να γίνει κατανοητό ότι ο απλός εξοπλισμός πρέπει να πληροί τις απαιτήσεις της τρέχουσας επιστημονικής και τεχνικής τεκμηρίωσης για εγγενώς ασφαλή εξοπλισμό. Έτσι, σύμφωνα με το GOST R IEC 60079-11-2010, χρησιμοποιώντας απλό εξοπλισμό σε εγγενώς ασφαλή κυκλώματα, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη τα ακόλουθα:

1) Ο απλός εξοπλισμός δεν πρέπει να είναι ασφαλής λόγω των ορίων ρεύματος ή/και τάσης.

2) Ο εξοπλισμός δεν πρέπει να περιέχει κανένα μέσο αύξησης τάσης ή ρεύματος.

3) Ο εξοπλισμός πριν από το μη φορτίο θα πρέπει να ελέγχεται με διπλή τάση, τουλάχιστον 500 V.

4) Όλοι οι βραχίονες πρέπει να πληρούν ειδικές απαιτήσεις.

5) Τα μη μεταλλικά ή ελαφρά κράματα περιβλήματα πρέπει να είναι ηλεκτροστατικά ασφαλή.

6) Η κατηγορία θερμοκρασίας του εξοπλισμού πρέπει να αντιστοιχεί στις συνθήκες εργασίας.

Στην πράξη, αυτό το σύνολο περιορισμών καθιστά δύσκολη τη χρήση απλού εξοπλισμού σε εγγενώς ασφαλή κυκλώματα. Τα σημεία 1 και 2 είναι συνήθως εύκολο να ακολουθηθούν. Αλλά τα σημεία 3 έως 6 μπορούν ήδη να προκαλέσουν δυσκολίες.

Για παράδειγμα, αν και το θερμόμετρο αντίστασης είναι ένας απλός εξοπλισμός, ωστόσο, σύμφωνα με το GOST 6651-2009, μια τέτοια συσκευή δοκιμάζεται μόνο με τάση 250 V και επομένως δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα εγγενώς ασφαλές κύκλωμα (σύμφωνα με την παράγραφο 3). Η χρήση μιας τέτοιας συσκευής απαιτεί ειδικό σχεδιασμό του αισθητήρα με επαρκή αντοχή της μόνωσής του.

Σύμφωνα με τα σημεία 4 και 5, δεν είναι εύκολος ο έλεγχος απλού εξοπλισμού, διότι συχνά δεν είναι διαθέσιμες οι απαραίτητες πληροφορίες και δεν είναι δυνατός ο σωστός έλεγχος.

Εγγενώς ασφαλής ηλεκτρικός εξοπλισμός

Ο εγγενώς ασφαλής ηλεκτρικός εξοπλισμός ονομάζεται αυτός που έχει εγγενώς ασφαλή εσωτερικά και εξωτερικά ηλεκτρικά κυκλώματα.Ο εξωτερικός εξοπλισμός, όπως στοιχεία εξόδου, ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες, μορφοτροπείς πίεσης ρεύματος, όταν χρησιμοποιούνται σε επικίνδυνη περιοχή, πρέπει να διαθέτουν πιστοποιητικό ηλεκτρικής ασφάλειας. Η πιστοποίηση βασίζεται στο μέγιστο επίπεδο ενέργειας και τη θερμοκρασία αυτοανάφλεξης.

Ο ηλεκτρικός εξοπλισμός που είναι εγκατεστημένος σε δυνητικά εκρηκτικές ατμόσφαιρες πρέπει να φέρει κατάλληλη σήμανση με ένδειξη του εγγενούς επιπέδου ασφάλειας του κυκλώματος.

Συναφής ηλεκτρολογικός εξοπλισμός

Ο συνδεδεμένος ηλεκτρικός εξοπλισμός περιλαμβάνει κυκλώματα συσκευών και ηλεκτρικού εξοπλισμού που, κατά την κανονική ή έκτακτη λειτουργία, δεν είναι γαλβανικά απομονωμένα από το εγγενώς ασφαλές κύκλωμα.

Παθητικά και απομονωμένα εμπόδια συνεχούς ρεύματος, καθώς και ο εξοπλισμός ελέγχου και μέτρησης που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση και τη σύνδεση σημάτων που λαμβάνονται από επικίνδυνες περιοχές είναι το κύριο μέρος αυτού του τύπου εξοπλισμού και επομένως πρέπει να διαθέτει πιστοποιητικά για τη μέγιστη τιμή ενέργειας που μπορεί να μεταφερθεί σε εκρηκτική περιοχή.

Ο ίδιος ο ηλεκτρολογικός εξοπλισμός βρίσκεται σε μη εκρηκτικό χώρο και εάν είναι απαραίτητο να τοποθετηθεί σε εκρηκτικό χώρο, ο εξοπλισμός είναι εξοπλισμένος με κατάλληλη αντιεκρηκτική προστασία.

Οι ευρωπαϊκές εταιρείες τοποθετούν το σήμα [Ex ia] IIC σε συνδεδεμένο ηλεκτρικό εξοπλισμό που βρίσκεται σε μη εκρηκτική περιοχή. Ο συνδεδεμένος ηλεκτρολογικός εξοπλισμός, ο οποίος βρίσκεται σε εκρηκτική περιοχή και ταυτόχρονα διαθέτει πυρίμαχο περίβλημα, φέρει την ένδειξη Ex «d» [ia] IIC T4. Οι σημάνσεις σε αγκύλες αντικατοπτρίζουν το γεγονός ότι ο ηλεκτρικός εξοπλισμός είναι συνδεδεμένος.

Ο αντιεκρηκτικός ηλεκτρικός εξοπλισμός με αντιεκρηκτική προστασία τύπου «εγγενώς ασφαλούς ηλεκτρικού κυκλώματος» που βρίσκεται σε επικίνδυνη περιοχή πρέπει να διαθέτει πιστοποιητικό για την τιμή θερμοκρασίας αυτανάφλεξης.

Εγγενώς ασφαλή χαρακτηριστικά τοποθέτησης

Η εγκατάσταση ηλεκτρικών εγκαταστάσεων με εγγενώς ασφαλή ηλεκτρικά κυκλώματα πραγματοποιείται έτσι ώστε τα εξωτερικά ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία να μην επηρεάζουν δυσμενώς τη δική τους ασφάλεια. Πηγές εξωτερικών ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων μπορεί να είναι ηλεκτρικές γραμμές που περνούν από κοντά ή αγωγοί υψηλού ρεύματος. Είναι χρήσιμο να χρησιμοποιείτε ασπίδες, να λυγίζετε τα καλώδια ή να απομακρύνετε φυσικά την πηγή του ηλεκτρικού ή μαγνητικού πεδίου από την εγκατάσταση.

Σύμφωνα με το σημείο 7.3.117 του PUE, τα καλώδια από εγγενώς ασφαλή ηλεκτρικά κυκλώματα που είναι εγκατεστημένα είτε σε εκρηκτική ζώνη είτε εκτός αυτής πρέπει να πληρούν τις σχετικές απαιτήσεις.

Το εγγενώς ασφαλές καλώδιο διαχωρίζεται από όλα τα καλώδια σύμφωνα με το GOST 22782.5-78. Είναι απαράδεκτο να χρησιμοποιείτε το ίδιο καλώδιο σε ένα εγγενώς ασφαλές και ένα εγγενώς ασφαλές κύκλωμα. Τα καλώδια HF για εγγενώς ασφαλή κυκλώματα δεν πρέπει να έχουν βρόχους. Επιπλέον, οι αγωγοί των εγγενώς ασφαλών κυκλωμάτων πρέπει να προστατεύονται από λαβές που θα μπορούσαν να θέσουν σε κίνδυνο τη δική τους ασφάλεια.

Εάν υπάρχουν καλώδια από εγγενώς ασφαλή και εγγενώς ασφαλή κυκλώματα ταυτόχρονα σε ένα κανάλι ή δέσμη, τότε συνιστάται ο διαχωρισμός τους με ένα στρώμα ενδιάμεσης μόνωσης ή ένα γειωμένο αγώγιμο φράγμα. Είναι δυνατό να μην διαχωριστούν τέτοια καλώδια μόνο εάν τα εγγενώς ασφαλή ή μη εγγενώς ασφαλή κυκλώματα έχουν τις δικές τους ατομικές ασπίδες ή μεταλλικά περιβλήματα.

Κατά την τοποθέτηση εγγενώς ασφαλών διαδρομών καλωδίων σε επικίνδυνες περιοχές, είναι απαραίτητο να συμμορφώνεστε με άλλες απαιτήσεις του PUE Ch. 7.3.

Όταν επιλέγετε ένα καλώδιο για εκρηκτική περιοχή, λάβετε υπόψη τις ακόλουθες απαιτήσεις PUE:

• τα καλώδια πρέπει να είναι μονωμένα.

• χρησιμοποιούνται μόνο καλώδια με χάλκινα σύρματα.

• Επιτρέπεται η μόνωση από καουτσούκ ή PVC.

• η μόνωση πολυαιθυλενίου απαγορεύεται. σε επικίνδυνες περιοχές των κατηγοριών BI και Bia, η θήκη αλουμινίου εξαιρείται.

Εάν η τσιμούχα είναι εξωτερική, τότε η θήκη του καλωδίου δεν πρέπει να είναι κατασκευασμένη από υλικό που υποστηρίζει την καύση (άσφαλτο, γιούτα, βαμβάκι). Κάθε πυρήνας, εάν δεν χρησιμοποιείται, πρέπει να απομονώνεται από άλλους πυρήνες και από τη γείωση, κάτι που επιτυγχάνεται με τη χρήση ακροδεκτών.

Εάν άλλα κυκλώματα σε ένα συνδεδεμένο καλώδιο είναι γειωμένα από σχετικό εξοπλισμό, ο αγωγός συνδέεται σε ένα ειδικό σημείο γείωσης σχεδιασμένο να γειώνει όλα τα εγγενώς ασφαλή κυκλώματα στο ίδιο καλώδιο. Αλλά το καλώδιο πρέπει επίσης να απομονωθεί από τη γείωση και από άλλα καλώδια στο αντίθετο άκρο από τον τερματισμό. Η μόνωση των άκρων των συρμάτων των εγγενώς ασφαλών κυκλωμάτων εκτελείται σε μπλε χρώμα, αυτό ρυθμίζεται σε PUE.